专用钻床液压系统设计快进工进死档铁停留快退原位停止.

1、蚌埠学院任务要求快进 - 工进 - 死档停留 - 快退 - 原位停止机电工程学院液压与气压传动课程设计说 明 书课题名称：专用钻床的液压系统设计学生姓名：学号：20100607208专业：机械设计制造及其自动化班级：10机电 2成绩：指导教师签字：2013 年6月20 日蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书目录1 设计题目及其要求.错误！未定义书签。2 工况分析2.1动作要求分析12.2负载分析22.3负载图和速度图的绘制52.4液压缸主要参数确定63 液压系统设计设计3.1液压系统图的拟定 .错误！未定义书签。 03.2液压系统的工作原理 .错误！未定义书签。23.3液压元件的选择134 验算

2、性能完成设计错误！未定义书签。65 总结错误！未定义书签。02蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书3蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论题目及要求一，设计题目及要求：试设计一专用钻床的液压系统，要求完成”快进 - 工作 - 快退 - 停止（卸荷）”的工作循环静摩 擦系 数 fs0.2动摩 擦系 数 fd0.1快进 、快 退速 度 V（ m/min ）4.8往复 运动 加减 速时 间 t （ S）0.15工进 速 度 V2(m/min)20工进 行程 s1 （ mm）138快进 行程 s2 （ mm）400切削阻力 N14000工作部件重量 N10000机械 效率 m0.95二，

3、工况分析2.1 动作要求分析根据主机动作要求画出动作循环图如图1-1动 作 要求分析图 1-1 动作循环图1蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论2.2 负载分析（1）工作负载：工作负载与设备的工作情况有关，在机床工作负载上，与运动件的方向同轴的切削力的分量是工作负载。F L=13412NFL=134（2）摩擦负载：12N摩擦阻力是指运动部件与支撑面间的摩擦力，它与支承面的形状， 放置情况，润滑条件以摩擦负载及运动状态有关。Ffs =107静摩擦负载 F fs =fsG = (0.2*5390)=1078N8N动摩擦负载 F fd =fdG = (0.1*5390)=539NF

4、（ 3） 惯性负载：Ffd =539惯性负载是运动部件的速度变化是，由其N惯性而产生的负载，可用牛顿第二定律计算。惯 性 负加速 F a1 =载Fa1 =206.04Nm*a1=(5390/9.81)*(0.075/0.2)=206.04N减速 F a2 =Fa2=203m*a2=(5390/9.81)*(0.074/0.2)=203.29N.29N2蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论制动 F a3 = m*a3Fa3=2.75=(5390/9.81)*(0.001/0.2)=2.75NN反向加速 Fa4= Fa1 = 206.04NF 206a4=反向制动 F a5= F

5、a4 =206.04N.04N如果忽略切削力引起的颠覆力矩对导轨摩擦里的影响，并设液压缸的机械效率m=0.85 ，则液压缸在各工作阶段的总机械负载可以算出，见表计算公总负载缸推力工况式F/NF/N启动Ffs10781268.23加速Ffd + F a1745846.47快进Ffd539634.12减速Ffd - F a2336395.29工进FL + F fd1395116412.94制动FL+Ffd 13948.2516409.7Fa3反向-F fd - F a4745.04876.52加速快退-F fd539634.123蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书制动 -F fd + F a533

6、2.96391.724蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设计内容计算说明结论2.3 负载图和速度图的绘制根据负载计算结果和已知的各个阶段的速度，由于行程是400mm，设定快进时的行程L1=300mm，工进时的行程L2=100mm。可绘出负载图（ F- l ）和速度图（ v-l ），见图1-2a 、b。横坐标以上为液压缸活塞前进时的曲线，以下为负 载 图液压缸退回时的曲线。和 速 度图 的 绘制1-2a,b5蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书AFmax16412 .9454.71 10 4 m2p3 106液压 缸主2.4、液压缸主要参数确定要参 数确（1）、初选液压缸的工作压力定按负载大小根据

7、表2 选择液压缸工作压力表 2按负载选择执行元件工作压力初选液压缸的工作压力根据最大负载 F=19412N, 初选液压缸的工作3MPa压力为 3MPa液压缸尺（2）、计算液压缸尺寸寸按最大负载 Fmax计算缸筒面积 A 得6蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书计 算缸筒内径 D得4 A4 54.71 104D3.141590.083m 83mm按计算结果根据表3 选择缸筒内径标准值。表 3 液压缸内径和活塞杆直径标准系列（GB/T23481993） mm按标准取 D = 90mm(壁厚 5mm，单重 11.17kg/m)根据快进和快退速度相等要求， 拟定液压系统在快进时采用差动连接。设活塞杆直径

8、为d，于是有4q4q222d2( D2d2 )D /(D -d ) =1.3d=43.23mm按标准取 d = 45mm则液压缸的有效作用面积为：无杆腔的面积 A 1=1/4 * *D2 = 1/4* *9 2=63.59cm2有杆腔的面积 A 2=1/4 * *(D 2-d 2) = 1/4* *(9 2-4.5 2) =47.69cm 2D=83mmA1=63.259cmA2=47.269cm7蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书（3 ）活塞杆稳定性校核活塞杆稳活塞杆的总行程为400 mm , 而活塞杆的直定性校核径为 45mm , l/d =400/45=8.89<10流量计算压力计

9、算不用稳定性校核（4）、计算液压缸流量、压力和功率不用稳1）流量计算定性校核q快进(A1A )v1(63.5947.69)10 44.526010 4 m 3 / s1.197.155 L / minq 工进A 1 v 263.5910 40.55.310 5 m 3 / s3.1L / min2）压力计算60q 快退A 2 v 347.591044.53 .5104 m 3 / s21.4 L / min60p快进F快进634.12AA (63.59 47.69)10 4120.40106 Pa0.4MPap工进F工进16412.942.5810 6 Pa2.58MPaA 163.5910

10、4p快退F快退634.120.13106Pa0.13MPaA47.6910 43）功率计2算P快进p快进 q快进0.41067.15510 347.7W60P工进p工进 q工进2.581063.1 10 3133.3W功率计算6010 3P快退p快退 q快退0.1310621.446.4W608蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书4、绘制工况图工作循环中液压缸各阶段压力、流量和功率如表 4 所示。由表绘制液压缸的工况图如图3 所示。p(MPa2.5)80.40.1t(s)q(L/min)3工况图21.7.1543.1t(s)P(47.746.4W)133.3t(s)快进工进快退图 3液压缸的工况

11、图设计内容计算说明结论9蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书三， 液压系统设计3.1 、液压系统图的拟定1、选用执行元件由系统动作循环图，选定单活塞杆液压缸做为执行元件。根据快进和快退速度相等的要求，选用执行拟定在快进时采用差动连接， 因此应使无杆腔有采用差元件效面积为有杆腔有效面积的两倍。动连接2、确定供油方式由工况图分析可知，液压缸在快进、快退时所需流量较大， 但持续时间较短； 而在工进时所需流量较小， 但持续时间较长。 因此从提高系双作用确定供油统效率，节省能源的角度考虑， 系统供油方式不叶片泵方式宜采用单个定量泵， 而宜采用双泵或变量泵。 因 双泵供此参考同类组合机床，选用双作用叶片泵双

12、泵供 油油方式。3、调速方式选择由工况图可知，快进和快退时有速度要求，调速阀调速方式因此在有杆腔油口处统一采用调速阀调速。工进进油节选择时速度低，考虑到系统负载变化小， 所以采用调流调速速阀进油节流调速回路。回路。10蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书速度换接选择4、速度换接选择快进和工进之间速度需要换接， 为便于对换接的位置进行适当的调整， 因此采用二位二通行行程与程阀来实现速度的换接。 另外采用液控顺序阀与压力联单向阀来切断差动回路。 因此速度换接回路为行合控制换向 方式程与压力联合控制形式。形式选择5 、换向方式选择采用三位五通电磁阀进行换向， 以满足系统挡块和对换向的各种要求。 选用三

13、位阀的中位机能为M 压力继型，以实现可以随时在中途停止运动的要求。为电器的提高换向的位置要求，拟采用止挡块和压力继电行程终器的行程终点返回控制。点返回6、其它选择控制为便于观察调整压力，在液压泵的出口处和液压缸的两接口处 均设置测压点，并配置多点压力表开关，以便利用一个压力表即能观测各点压力。完成以上各项选择后， 作出拟定的液压系统原理图和各电磁铁的动作顺序表如图 4 所示。3.2 、液压系统的工作原理11蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书快进1、快进按下起动按钮，电磁铁 1YA通电，电磁换向阀 8 的阀芯右移，换向阀工作在左位， 实现快进，油路为：进油路：泵2换向阀 8 左位行程阀13下位液

14、压缸左腔；回油路：液压缸右腔调速阀14 换向阀 8 左位单向阀 9行程阀 13 下位液压缸左腔，形成差动连接。2 、工进当滑台快速运动到给定位置时，滑台上的工进撞块压下行程阀13 阀芯，切断通道，使压力油经调速阀 10 进入液压缸左腔。由于油液流经调速阀，系统压力上升，打开液控顺序阀7，此时单向阀 9 关闭，切断液压缸差动回路，实现工进，油路为：进油路：泵2换向阀 8 左位调速阀10液压缸左腔；回油路：液压缸右腔调速阀14 换向阀8 左位顺序阀 7背压阀 6 油箱。12蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书快退3 、快退当滑台工进完毕之后， 停留在止挡块处， 系统压力升高，直到压力继电器 12 的

15、调整值时，压力继电器动作， 2YA通电，电磁换向阀 8 工作在右位，滑台快退返回。快退油路为：进油路：泵 2 调速阀 14 换向阀 8 右位液压缸右腔；回油路：液压缸左腔单向阀 11换向阀 8 右位油箱。3.3 、液压元件的选择1、确定液压泵的型号及电动机功率1 ）计算液压泵压力液压 泵压估算压力损失经验数据：力一般 节流调 速和 管路 简单 的系统 取 pl=0.20.5MPa ，有调速阀和管路较复杂的系统取 pl=0.51.5MPa 。液压缸在整个工作循环中最大工作压力为2.58MPa，由于系统有调速阀，但管路简单，所以取压力损失 pl=0.5MPa，计算液压泵的工2.63MP作压力为ap

16、p=p+ pl=2.58+0.5=2.63MPa13蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书2）计算所需液压泵流量考虑泄漏的修正系数K：K=1.11.3 。液压缸在整个工作循环中最大流量为所需 液压21.4L/min 。取回路泄漏修正系数K=1.1，计算23.54L泵流量得所需两个液压泵的总流量为/minqp=1.1×21.4=23.54L/min由于溢流阀最小稳定流量为3L/min ，工进时液压缸所需流量为0.4L/min ，所以高压泵的流量不得少于3.4L/min 。3）选用液压泵选用液压泵1、单泵 Single pump型号排量压力转速容积效率YB1 446.3960 85YB1 2

17、5256.3960 902、 双泵： Double PumpLL1L2L3BB1HSD1D2dd11225510638144452014511090dc12820d11由3 第 5 卷 P158选用 YB1 10/16 型的双Y联叶片泵。B1液压泵额定压力为6.3MPa，排量分别为10/1610mL/r 和 16mL/r ，取容积效率 pV=0.85 ，总型的双效率 =0.8，额定转速分别为1450r/min 和联叶片14蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书960r/min.泵。选用 电动4）选用电动机机拟选 Y 系列三相异步电动机，满载转速960r/min ， 按 此 计 算 液 压 泵 实

18、际 输 出 流qp=（10+16）×103 ×960 × 0.85=21.22L/min计算所需电动机功率为Pppp qp 2.6310621.22 10 33601.1610 Wp0.8Y132S由3 第 4 卷 P569 选用 Y132S-6 电动机。电动机额定功率为 3KW，满载转速为-6 电动960r/min。机2、选择阀类元件及辅助元件标准件1）标准件根据系统的工作压力和通过各个阀类元件和辅助元件的流量，由产品目录确定这些元件的型号及规格如表 5所示。2）非标件油管a）油管内径为油管尺寸根据实际流量类比确定， 采用内径16mm，为 16mm，外径为 20

19、mm 的紫铜管。外径为油箱b）油箱20mm油箱容积计算如下15蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书V=（57）qp=（57）×21.22=106.1148.54L V=150取 V=150L 。L表 5液压元件型号及规格序号名称通过流量 qmax(L/min) 型号及规格1滤油器24.96XU-C32 × 100B2双联叶片泵21.22YB1 10/163溢流阀8.11Y-10B4单向阀13.61I-25B5顺序阀13.61X-B25B6溢流阀8.37Y-10B7顺序阀8.37XB-25B8三位五通电磁换向阀21.2235D-25BM9单向阀8.37I-25B10调速阀16.

20、20Q-25B11单向阀16.80I-25B12压力继电器DP-25B13二位二通行程阀24.5722D-25B14调速阀21.22Q-25B15压力表开关K-3B16压力表Y-100T17电动机Y132S-6四，验算性能完成设计压力 损失4.1、液压系统的性能验算验算1、压力损失验算按液压泵的实际输出流量估算压力损失。1）油液在油管中的流速进油管流速 v'qp21.22 103 45.52m / sv'60 16210 6A16蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书回油管流速 v"v"A 2 v'40.065.52 2.81m / sA178.54层流

21、状态： 1=75/Re1=75/552=0.142）沿程压力损失 Pf沿程 压力设系统采用L-HM32 液压油，室温为20损失 Pf时粘度为 =1.0×104 m2/sa）进油沿程压力损失Pf1Re1v' d 5.5210 1034552 2300层流状态： 1=75/Re1=75/552=0.141.010取油液的密度为 =890kg/m3，进、回油管长度均为 2m，得进油沿程压力损失为lv'228905.522pf11 d20.141010 32回油沿程3.8 105 Pa0.38MPab）回油沿程压力损失压力损失v" d2.81101032300Re2

22、1.0104281层流状态： 2=75/Re2=75/281=0.27总沿程压c）总沿程压力损失17蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书力损失pf22lv" 20.272890 2.812d210 10321.9105 Pa0.19MPa局部 压力3）局部压力损失 Pr损失 Pr局部压力损失包括液压阀的压力损失及管道和管接头的压力损失。 液压阀的损失很小， 可以忽略不计。管道和管接头压力损失一般取沿程压力损失的 10%计算，于是pr=10% pf=0.1×0.48=0.05MPa总压 力损4）总压力损失 p失 p p= pf+ pr=0.48+0.05=0.53MPa原设 p

23、=0.5MPa，与计算结果非常接近。2、调定压力的确定双联泵系统中卸荷阀的调定值为调定压力的确定取F16412.9466pppp 卸=4.1MPa3.64 10 Pa 3.64MPa63.59 1040.53 10A1溢流阀的调定值应大于卸荷阀调定压力0.30.5MPa。取p 溢=4.5MPa顺序阀的调定值应为p 顺=0.29+ p=0.29+0.95=1.24MPa背压阀的调定值取为p 背=0.3MPa18蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书H803.6310 3t15 10329.20 ChA1.8353、系统温升验算系统温升A 240.06p工进时fpf1间在整p个工f20作.38循环中所

24、占0.19的时0.间48比MPaA178.54验算例达 87%，所以系统温升可按工进计算。工进时液压缸的有效功率为工进时大流量泵卸荷，卸荷压力为po p2 q2 Fv 2 24444.44 0.05 20.37W 0.3MPa，小流量泵在高压 3.64MPa 下供油，两60个泵的总输出功率为pipp1qp1pp1qp10.3 106 16 960 10 63.64 106 10 960 10 6由此得液压系统单位时间的发热量为0.8 60824W设油箱的三个边长在1：1：11：2：3 范围Hp ip o82420 .37803 .63 W内，计算散热面积为按通风良好取散热系数h=15×

25、;103kW/32322（m2），计算油液温升为1.835mA 0.065 V0.065 15019蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书设室温 t1=20，得油液温度t2 为热平衡计算在热平衡计算在允许范围内。允许范t 2t1t2029.2049.20 C65 C围内。五，总结总结液压是一们机械专业十分重要的专业基础课。同时液压在实际生产的应用上也发挥了契机巨大的作用。在工业生产的各个部门应用液压传动技术。工程机械，矿上机械，压力机械和航天工业中，常常采用液压传动，因为其结构简单，体积小，重量轻，输出力大；机床上采用液压传动是取其能在工作过程中方便的实现无级调速，易于实现频繁的换向， 易于实现自

26、动化； 在电子工业，包装机械，印染机械，食品机械等方面应用气压传动主要是取其操作方便， 无油，无污染。由此可见，液压的应用很广泛， 发挥的作用也十分巨大。液压课程设计是是对液压课程所学理论知识的一次具体的应用和实践， 增强学生所学知识以及具体方法的实际应用有很大的帮助。 通过这次课程设计，使我对于液压系统设计有了一个更加形象和直观的认识与掌握。 这个过程中锻炼了20蚌埠学院机电工程学院课程设计说明书我分析解决问题，应用和查阅相关机械资料进行设计的能力。由于这次课程设计是在教学的过程中进行的，刚刚学过的理论知识印象还很深刻，但要在在短短的几周时间做好液压课程是不是一件容易的事，做课程设计又需要很多的相关的知识，这次课程设计又相当于让自己再次温固了一遍课程。真正做到理论与实践的相统一。做好一个设计首要的是理清思路，把具体要做的工作细